DE102005023539B4 - Verfahren zur Beeinflussung eines Hand- und Lenkmoments in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Hand- und Lenkmomentbeeinflussung eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten,
– Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit
– Erfassen eines Handmoments (HM)
– Bestimmung eines Zusatzhandmoments (ZHM)
– Zuführung des Unterstützungsmoments als Führungsgröße in ein Regelsystem (3) zur Beeinflussung einer Regelstrecke (4) geeignet zur Ausführung einer Auslenkung einer Spurstange (6),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestimmung eines Unterstützungsmoments (UM) anhand eines virtuellen Handmoments (VHM) erfolgt, wobei die Berechnung des virtuellen Handmoments (VHM) unter Verwendung des Zusatzhandmoments (ZHM) und des Handmoments (HM) erfolgt.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hand- und Lenkmomentbeeinflussung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Stand der Technik
• In der DE 39 29 176 A1 ist eine elektromotorische Servolenkung offenbart, bei der vorgesehen ist, die am Lenkrad spürbare Kraft in Abhängigkeit des Lenkmoments mittels eines Lenkmomentregler zu regeln. Dabei wird zur Bildung der Regeldifferenz des Lenkmomentreglers ein vom Fahrer beim Lenken aufgebrachtes Lenkradmoment und ein vom Betätigungsmoment zwischen dem Servoantrieb und der Radtragkonstruktion auftretendes Lenkmoment einem entsprechenden Sensor zugeführt. Über die mechanische Rückwirkung der an den gelenkten Rädern auftretenden Kräfte auf das Lenkrad wird damit dem Fahrer ein entsprechend kleineres Moment vermittelt. In dieser Offenlegungsschrift werden jedoch keine weiteren Methoden zur Regelung des Lenkmoments offenbart.
• Darstellung der Erfindung
• Technische Aufgabe
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beeinflussung eines von einem Fahrer an einer Lenkhandhabe wahrgenommenen Handmoments und mittels einer Spurstange an die Rädern eines Kraftfahrzeugs übertragenen Lenkmoments zu schaffen, welches es einerseits ermöglicht, während eines Rangiervorgangs bei geringen Fahrgeschwindigkeiten, dem Fahrer ein komfortables Lenkgefühl über den gesamt möglichen Lenkbereich zu vermitteln und andererseits das gewohnte Lenkgefühl bei höheren Geschwindigkeiten beizubehalten.
• Technische Lösung
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren sieht demnach vor, einen Regler zur Steuerung/Regelung eines Lenkmoments in einem Lenksystem mit einer Sollvorgabe entsprechend eines Unterstützungsmoments zu führen, welche von einem virtuellen Handmoment abhängig ist. Erfindungsgemäß ist das virtuelle Handmoment von einem frei bestimmbaren, imaginären Momentenanteil abhängig, der aus der Information über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und des an der Lenkhandhabe momentan wirkenden realen Handmoments bestimmt wird. Unter dem Unterstützungsmoment ist dabei die Größe zu verstehen, die maßgeblich zur Beschreibung der Kraft- oder Momenten-Einleitung durch einen elektrisch oder hydraulisch arbeitenden Aktuator ist und im wesentlichem das Lenkmoment bestimmt. Vorzugsweise wird der imaginäre Momentenanteil mit dem realen Handmoment zur Bildung des virtuellen Handmoments dabei addiert. Von Vorteil ist, es das virtuelle Handmoment einer Kennlinie zur Bestimmung eines Unterstützungsmoments zuzuführen.
• Vorteilhafte Wirkungen
• Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hautpanspruch genannten Merkmalen hat den Vorteil, dass eine vorgegebene Regelkennlinie eines als „stabil" erachteten und in der Praxis bewährten Lenkreglers nicht verändert werden muss. Gleichzeitig ist eine effektiv hohe Regelverstärkung zur Erreichung eines weitgehend konstanten Handmoments bei verhältnismäßig starker Zunahme des Unterstützungsmoments darstellbar. Die Stabilität und Sicherheit eines bestehenden und erprobten Reglerkonzepts mit relativ geringer Regelverstärkung bleibt erhalten. Als weiterer Vorteil wird angesehen, dass eine, das Unterstützungsmoment beschreibende Unterstützungskennlinie oder die Regelparameter eines Lenkmomentreglers, beispielsweise der P. D, oder I-Anteile eines linearen Reglers, nicht zwangsweise verändert werden müssen.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
• 1 ein Blockschalbild es erfindungsgemäßen Verfahrens und
• 2 ein Diagramm welches die Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Handmoments in Abhängigkeit des Lenkmoments zeigt.
• Beste Ausführungsform der Erfindung
• Anhand des in 1 gezeigten Blockschaltbildes soll das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht werden:
  Eine Einrichtung 9 dient zur Erfassung eines an der Lenkhandhabe durch den Fahrer in Form eines Handmoments wahrgenommenen rückwirkenden Lenkmoments, wobei das Lenkmoment im Wesentlichen einem mittels eines entsprechenden Stell-Mechanismus eingeleiteten Unterstützungsmoment entspricht. Das durch einen Rückwirkpfad 7 rückwirkende Lenkmoment und das vom Fahrer durch eine Lenkbewegung eingeleitete Moment bewirken an einem Umwandlungsglied 10 eine Winkelverdrehung entsprechend der Differenz von LW+ und LW– und erzeugt damit an der Lenkhandhabe ein spürbares Handmoment HM. Prinzipiell ist es für die Erfindung unwesentlich, wie das an der Lenkhandhabe wahrgenommene, reale Handmoment bzw. rückwirkende Lenkmoment ermittelt wird. So kann das reale Handmoment mittels einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Winkeldifferenz zwischen einer Eingangs- und Ausgangswelle eines Lenkstrangs gemessen werden.
• Erfindungsgemäß wird die dem realen Handmoment, im Folgenden lediglich Handmoment HM genannt, entsprechende Information einer Einheit 8 zur Bildung des imaginären Momentenanteils zugeführt. Als weitere Eingangsgröße erhält die Einheit 8 eine Information über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit VFzg. Der imaginäre Momentenanteil, im Folgenden Zusatzhandmoment ZHM genannt, dient als Eingangsgröße der Einheit 9 zur Bestimmung des virtuellen Handmoments VHM. Als weitere Eingangsgröße erhält die Einheit 9 wenigstens noch die Information über das Handmoment (HM). Das virtuelle Handmoment dient als Eingangsgröße einer das Unterstützungsmoment beschreibenden Funktion, Tabelle oder Kennlinie zur Bestimmung der Sollvorgabe für das Unterstützungsmoment UM des Reglers 3 zur Steuerung/Regelung eines Lenkmoments. Der Regler 3 kann dabei aus einer feldorientierten Regelung bestehen, der eine Regelstrecke 4, bestehend aus einem Aktuator 5 und einer zur Verstellung einer Spurstange geeigneten Vorrichtung 6 beeinflusst, welche letztendlich die Winkelstellung der Räder bewirkt.
• Die Berechnung des Zusatzhandmoments ZHM kann dabei wie folgt erfolgen: Befindet sich das Fahrzeug unterhalb einer gewissen Geschwindigkeit wird das Zusatzhandmoment aufgeschaltet und kann dabei eine Zeitverzögerung beispielsweise mittels eines PT1-Glieds erfahren. Oberhalb dieser Schwelle wird das Zusatzmoment abgeschaltet respektive auf den Wert 0 gesetzt. Auch in diesem Fall kann der Übergang mittels eines Zeitverzögerungs-Glieds langsam erfolgen. Das Zusatzhandmoment ist dabei im Wesentlichen proportional der Differenz des Handmoments zu einem festlegbaren Schwellenwert des Handmoments. Die Bestimmung des virtuellen Handmoments VHM mittels der Einheit 9 kann dabei im einfachsten Fall durch eine Addition des Handmoments HM und des Zusatzhandmoments ZHM erfolgen.
• Als erfindungswesentlich wird dabei angesehen, dass durch die Bildung und Kombination von verschiedenen Momentanteilen, insbesondere des Zusatzhandmoments und des virtuellen Handmoments, ein über den gesamten Lenkbereich im wesentlichen begrenzbaren und konstanten Handmoments bei gleichzeitig stark ansteigendem Unterstützungsmoment entsprechend des in 2 dargestellten Kurvenverlaufs 21 erreicht wird. Das damit erzielte Lenkverhalten wird für den Fahrer als besonders angenehm während eines Rangiervorgangs empfunden wird. Im Vergleich hierzu stellt die in 2 dargestellte Kurve 22 das herkömmlich bekannte Lenkverhalten dar.

Claims (10)

1. Verfahren zur Hand- und Lenkmomentbeeinflussung eines Lenksystems in einem Kraftfahrzeug, mit folgenden Verfahrensschritten, – Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit – Erfassen eines Handmoments (HM) – Bestimmung eines Zusatzhandmoments (ZHM) – Zuführung des Unterstützungsmoments als Führungsgröße in ein Regelsystem (3) zur Beeinflussung einer Regelstrecke (4) geeignet zur Ausführung einer Auslenkung einer Spurstange (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung eines Unterstützungsmoments (UM) anhand eines virtuellen Handmoments (VHM) erfolgt, wobei die Berechnung des virtuellen Handmoments (VHM) unter Verwendung des Zusatzhandmoments (ZHM) und des Handmoments (HM) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzhandmoment in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Handmoments bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzhandmoment proportional der Differenz zu einem Schwellenwert des Handmoments ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzhandmoment eine Zeitverzögerung erhält.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzhandmoment in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Handmoments zu- oder abschaltbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungsmoment mittels einer Tabelle, Kennlinie oder Funktion berechnet oder interpoliert wird.
7. Computerprogramm mit Programmcodemittel, um ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 durchzuführen.
8. Programmierbarer integrierter elektronischer Baustein mit digitalen oder analogen Baugruppen, um ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 durchzuführen.
9. Steuergerät zur Ausführung eines Computerprogramms gemäß Anspruch 7.
10. Steuergerät zum Betrieb von Bausteinen gemäß Anspruch 8.